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The Virtual Element Method for dynamic crack analysis
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AI
DOI：10.1007/s10704-026-00913-2.png)
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摘要
En 中文
虚拟单元法（VEM）是标准有限元法（FEM）的一种推广，允许在网格设计中具有更大的灵活性。这一特性使该方法特别适用于处理具有演化不连续性和奇异性问题，以及裂纹问题。动态裂纹分析通常涉及冲击载荷，需要采用复杂的时间积分方法，这些方法在FEM中已有应用。此外，裂纹尖端载荷量高度依赖于结构阻尼，而算法阻尼对于数值稳定性是不可避免的。在VEM框架内，量化裂纹尖端载荷的现有方法基本适用，但需要根据元素内缺乏形状函数等特性进行调整。本文在讨论位移解释法（DIM）、修正裂纹闭合积分和J积分时，将分析限制在线弹性断裂力学和静态裂纹范围内。通过比较解析计算和其他数值计算结果来验证这些方法的精度。数值研究表明，结构阻尼和载荷率相关的物理参数，以及近似阶数、J积分路径、DIM的外推域和算法阻尼等数值因素均会产生影响。最终，VEM看来是动态断裂力学中的一种高度适用的数值方法，并有望应用于未来的裂纹扩展模拟。
Keyword:
Virtual Element Method
Elastodynamics
Dynamic fracture mechanics
Rayleigh damping
